一种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法，包括以下步骤：获取串联补偿装置中的核心参数；根据所述核心参数确定所述串联补偿装置的工作状态。本发明设计了串联补偿装置，还基于数据融合技术构建了判断串联补偿装置的融合函数，提高了判断速度，且将温度传感器设置在补偿电容上，提高了判断准确性，确保了串联补偿装置的安全。
【专利说明】
一种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及计算机控制技术领域，特别是一种基于数据融合的串联补偿装置的监 测方法。
【背景技术】
[0002] 电力网损耗是指电能从发电厂传输到客户的一系列过程中，在输电、变电、配电盒 营销等各环节的电能损耗和损失。损率是综合反映电力网规划设计、生产的运行和经营管 理水平的主要经济技术指标。电力网的线损电量主要包括可变损耗、固定损耗和管理损耗。 可变损耗指的是消耗在电力线路和电力变压器电阻上的电量，该部分损耗与传输功率(或 电流)的平方成正比。固定损耗指的是产生在电力线路和变压器的等值并联电导上的损耗， 对配电网而言主要包括电力变压器的铁损，电力电缆和电容器的绝缘介质损耗，绝缘子的 泄漏损耗等。固定损耗和可变损耗可以通过理论计算得出，故常将其称为理论线损。管理损 耗指的是线损电量扣除理论线损后的部分。电网损耗每年浪费电能巨大，且影响了供电质 量，导致用电器损坏。
[0003] 目前现有技术中也提出了一些电网补偿方案，主要采用并联电容的方式进行补 偿，其成本高，响应速度慢，且安装位置一般选择在源段，补偿效果差。
[0004] 现有技术中也有串联补偿装置，但是没有针对其工作状态的监测方法，或者监测 方法过于复杂，影响处理速度，导致串联补偿装置损坏。
[0005] 现有技术中采集串联补偿装置的温度一般将温度传感器放在串联补偿装置箱体 内，由于补偿电容是串联补偿装置的核心部件，电容产生的热量通过空气传导至箱体时间 较慢，影响了数据准确性，可能导致串联补偿装置损坏。
【发明内容】
[0006] 本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。
[0007] -种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法，包括以下步骤：
[0008] 获取串联补偿装置中的核心参数；
[0009] 根据所述核心参数确定所述串联补偿装置的工作状态。
[0010] 更进一步地，所述核心参数包括:通过所述补偿电容的电流数据、所述补偿电容的 两端的电压数据和所述补偿电容的温度数据；
[0011] 所述串联补偿装置，包括:第一开关、第二开关、补偿电容，补偿电容通过所述第一 开关和第二开关串联在供电线路中；氧化锌组件，与所述补偿电容并联;放电限流限流电路 和涡流快速开关，放电限流限流电路与涡流快速开关串联后与所述补偿电容并联;热备开 关，与所述第一开关1和第二开关2并联;电流互感器，用于采集通过所述补偿电容的电流数 据；电压互感器，用于采集所述补偿电容的两端的电压数据;温度传感器，设置在所述补偿 电容上，用于采集所述补偿电容的温度数据。
[0012] 更进一步地，获取串联补偿装置中的核心参数的步骤具体为：
[0013] 使用电流互感器每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个电流数据，将采集的电流数 据存储在一个数组current [10]中；
[0014] 使用电压互感器每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个电压数据，将采集的电压数 据存储在一个数组voltaget[10]中；
[0015] 使用温度传感器每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个温度数据，将采集的温度数 据存储在一个数组tem[ 10]中；
[0016] 其中所述电流数据、电压数据和所述温度数据是同步采集的。
[0017] 更进一步地，所述串联补偿装置的工作状态包括正常工作、一般风险和高危风险。
[0018] 更进一步地，根据所述核心参数确定所述串联补偿装置的工作状态的具体步骤 为：
[0019] 获取数组current[10]中的电流数据的最大值current[i]，如果i = l或者current
[i]〈Io,返回串联补偿装置的工作状态为正常工作；否则，计算该采样点电流变化率
[0022]其中，Ιο为正常工作时通过串联补偿装置的最大电流，为自然数，1彡i < 10;
[0023] 构建融合函数：F = a*difT_current+0*difT_voltaget+ γ *diff_tem，其中α、β和 γ分别为权重值；
[0024] 当函数值F〈Fo表示串联补偿装置的工作状态为正常工作；当函数值?〇〈？^^1表示 串联补偿装置的工作状态为一般风险；当函数值?汗 1表示串联补偿装置的工作状态为高危 风险;Fo为一般风险阈值，Fi为高危风险阈值，Fo和过仿真计算或电网日志数据分析获 得。
[0025] 本发明的技术效果为:不仅设计了串联补偿装置，并基于数据融合技术构建了判 断串联补偿装置的融合函数，提高了判断速度，且将温度传感器设置在补偿电容上，提高了 判断准确性，确保了串联补偿装置的安全。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明的串联补偿装置的原理结构图。
[0027] 图2是本发明的一种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图1-2进行具体说明。
[0029]图1示出了本发明的串联补偿装置。
[0030]本发明的所述串联补偿装置，包括:第一开关1、第二开关2、补偿电容3,补偿电容3 通过所述第一开关1和第二开关2串联在供电线路中；氧化锌组件4,与所述补偿电容3并联； 放电限流限流电路5和涡流快速开关6,放电限流限流电路5与涡流快速开关6串联后与所述 补偿电容3并联;热备开关7，与所述第一开关1和第二开关2并联;电流互感器8，用于采集通 过所述补偿电容3的电流数据;电压互感器10,用于采集所述补偿电容3的两端的电压数据； 温度传感器11，设置在所述补偿电容3上，用于采集所述补偿电容3的温度数据。
[0031] 现有技术中一般将温度传感器11放在串联补偿装置箱体内，由于补偿电容3是串 联补偿装置的核心部件，补偿电容3产生的热量通过空气传导至箱体时间较慢，影响了数据 准确性，可能导致串联补偿装置损坏，而将温度传感器11设置补偿电容3上的优点是可以实 时的获取补偿电容3的温度数据，防止其损坏。
[0032] 串联补偿装置还包括处理器9,接收所采集的电流数据、电压数据和温度数据，根 据处理结果控制涡流快速开关6闭合。
[0033]电流互感器8原理是依据电磁感应原理的。电流互感器8是由闭合的铁心和绕组组 成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流 流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器8在工作时，它的二 次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器8的工作 状态接近短路。由于电磁式电流互感器存在的易饱和、非线性及频带窄等问题，电子式电流 互感器8逐渐兴起。电子式电流互感器一般具有抗磁饱和、低功耗、宽频带等优点。属于数字 式传感器，二次仪表不会引入误差，传感器误差就是系统误差。因此，所述电流互感器8优选 为电子式电流互感器，可以简化电路设计，不用进行模数转换，降低误差。电压互感器10的 原理类似，现有技术中也有电子式电压互感器，也有可以同时采集电流与电压的电子式互 感器。
[0034] 温度传感器11主要有热电阻和热电偶两类，目前也有数字式温度传感器，其精度 较高，且不用进行莫属转换，降低测量误差。
[0035] 本发明采用动态均能技术开发的氧化锌组件4用以有效限制补偿电容3两端的电 压，对补偿电容3运行的安全性提供了保障;本发明采用处理器9快速确定串联补偿装置的 工作状态和基于快速涡流驱动技术开发的涡流快速开关6,来控制补偿电容3的投退，以最 大限度地缩短过电流的持续时间，大大减小了氧化锌组件4所需要的能容量。氧化锌组件4 可以采用动态均能配片技术，由多路氧化锌阀片串并联组成，不仅大大降低了残压比(最高 残压UC与1mA参考电压UlmA之比），而且在相同能容量指标下体积明显缩小。放电限流限流 电路采用电阻和电感构成，防止放电电流过大，损坏涡流快速开关6触点。涡流快速开关6的 合闸时间可以做到l〇ms左右甚至更快。
[0036] 图2示出了一种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法，包括以下步骤：
[0037] S1:获取串联补偿装置中的核心参数；
[0038] S2:根据所述核心参数确定所述串联补偿装置的工作状态。
[0039] 所述核心参数包括:通过所述补偿电容的电流数据、所述补偿电容的两端的电压 数据和所述补偿电容的温度数据;这些参数是确定串联补偿装置的核心参数，采用三个参 数进行工作状态的判断，提高了判断结果的准确度。
[0040] 使用电流互感器8每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个电流数据，将采集的电流 数据存储在一个数组current [ 10]中；
[0041] 使用电压互感器10每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个电压数据，将采集的电压 数据存储在一个数组v〇ltaget[10]中；
[0042] 使用温度传感器11每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个温度数据，将采集的温度 数据存储在一个数组tem[ 10]中；
[0043] 其中所述电流数据、电压数据和所述温度数据是同步采集的，也就是同一时刻采 集电流、电压和温度三项数据，即采集与电流对应的电压及温度数据，这样可以提高串联补 偿装置工作状态判断的准确性。
[0044] -般来说，串联补偿装置的工作状态可以分为正常工作、一般风险和高危风险。一 般风险是提示工作人员是否进行处理，高危风险系统会自动将串联补偿装置退出运行，确 保其安全。
[0045] 根据所述核心参数确定所述串联补偿装置的工作状态的具体步骤为：
[0046] 获取数组current[10]中的电流数据的最大值current[i]，如果i = l或者current [i]〈Io,返回串联补偿装置的工作状态为正常工作；否则，计算该采样点电流变化率
[0049] 其中，1〇为正常工作时通过串联补偿装置的最大电流，为自然数，1 < 10;
[0050] 构建融合函数：F = a*diff_current+P*diff_voltaget+ γ *diff_tem，其中α、β和 γ分别为权重值，在不同的电网中其数据不同，可以通过仿真分析获取其值。由于设计了上 述融合函数，其比仅根据电流数据判断串联补偿装置的工作状态更加准确，降低了误判率， 确保供电安全，提高了供电质量。
[0051 ]当函数值F〈Fo表示串联补偿装置的工作状态为正常工作；当函数值?〇〈？^^1表示 串联补偿装置的工作状态为一般风险；当函数值?汗1表示串联补偿装置的工作状态为高危 风险;Fo为一般风险阈值，Fi为高危风险阈值，Fo和过仿真计算或电网日志数据分析获 得。
[0052]当F>Fdt，串联补偿装置中的处理器9发出控制命令，使涡流快速开关6快速闭合， 确保串联补偿装置的安全。
[0053]本发明所述的方法，可以通过计算机程序实现，也可以将计算机程序存储在存储 介质上，处理器从存储介质上读取计算机程序，并执行相应的方法，完成串联补偿装置的工 作状态的监测，确保其工作安全。
[0054]最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发 明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应 涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种基于数据融合的串联补偿装置的监测方法，其特征在于，包括W下步骤： 获取串联补偿装置中的核屯、参数； 根据所述核屯、参数确定所述串联补偿装置的工作状态。2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，所述核屯、参数包括:通过所述补偿电容的电流 数据、所述补偿电容的两端的电压数据和所述补偿电容的溫度数据； 所述串联补偿装置，包括:第一开关、第二开关、补偿电容，补偿电容通过所述第一开关 和第二开关串联在供电线路中；氧化锋组件，与所述补偿电容并联;放电限流限流电路和满 流快速开关，放电限流限流电路与满流快速开关串联后与所述补偿电容并联;热备开关，与 所述第一开关和第二开关并联;电流互感器，用于采集通过所述补偿电容的电流数据；电压 互感器，用于采集所述补偿电容的两端的电压数据;溫度传感器，设置在所述补偿电容上， 用于采集所述补偿电容的溫度数据。3. 根据权利要求2的方法，其特征在于，获取串联补偿装置中的核屯、参数的步骤具体 为： 使用电流互感器每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个电流数据，将采集的电流数据存 储在一个数组current [ 10]中； 使用电压互感器每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个电压数据，将采集的电压数据存 储在一个数组voltaget[10]中； 使用溫度传感器每隔0.1ms设置一个采样点，采集10个溫度数据，将采集的溫度数据存 储在一个数组tem[10]中； 其中所述电流数据、电压数据和所述溫度数据是同步采集的。4. 根据权利要求3的方法，其特征在于，所述串联补偿装置的工作状态包括正常工作、 一般风险和高危风险。5. 根据权利要求4的方法，其特征在于，根据所述核屯、参数确定所述串联补偿装置的工 作状态的具体步骤为： 获取数组current [ 10 ]中的电流数据的最大值current [ i ]，如果i = 1或者current [ i ] < Ιο，返回串联补偿装置的工作状态为正常工作；否则，计算该采样点电流变化率计算同时刻对应的电压变化率计算同时刻对应的溫度变化聋其中，1〇为正常工作时通过串联补偿装置的最大电流，为自然数， 构建融合函数：F = a*diff_cu;rrent+0*diff_voltaget+ 丫 *diff_tem，其中α、β和丫分 别为权重值； 当函数值。淨〇表示串联补偿装置的工作状态为正常工作；当函数值Fo<F《Fi表示串联 补偿装置的工作状态为一般风险；当函数值F〉Fi表示串联补偿装置的工作状态为高危风 险;机为一般风险阔值，Fi为高危风险阔值，机和Fi通过仿真计算或电网日志数据分析获得。
【文档编号】G01R31/00GK106093639SQ201610399029
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】贺惠民, 王虎, 周铁生
【申请人】国网冀北节能服务有限公司, 国家电网公司